CN101818768B - 汽车浮动蹄轴式平衡增力制动器 - Google Patents

Abstract

平衡制动是指：在制动过程中，双制动蹄作用在制动鼓壁上的压力均衡一致。增力制动是指：摩擦片与制动鼓在制动过程中产生的摩擦力矩被转换成蹄对鼓壁的机械压力。平衡增力制动是当今先进制动技术在同一制动器的集中体现。它制动效能高，稳定性、可靠性强，能根据载荷自动调节制动力。但这一技术历史以来，普遍限于在液力制动的车型上得到应用。本发明是根据弹性定位原理，用浮动蹄轴的方式来实现平衡增力制动。由于这种方式达到的平衡增力与采用何种张蹄机构无关，从而拓宽了平衡增力技术的应用范围，使气压制动的运载车型在制动系统上发生巨大的变化，全面提升中、重型车辆的综合制动性能。

Description

汽车浮动蹄轴式平衡增力制动器

技术领域：

本发明涉及一种平衡增力制动器，特别是应用于中、重型汽车采用浮动蹄轴实现平衡增力的制动器。

背景技术：

平衡制动：是指双制动蹄作用在制动鼓壁上的压力均衡一致。它的制动效能高，稳定性、可靠性较好，是衡量制动性能优劣的一项重要指标。

增力制动：是指在制动过程中，制动蹄获得一种由摩擦力矩转换在制动鼓壁上的新增压力。它跟随载荷及摩擦力矩的变化而变化，能自动调节车辆制动力。

制动蹄绕定轴转动张开的制动器是“领从蹄式制动器”。领蹄在摩擦力矩的作用下能自动外张压紧制动鼓，产生力矩较大也称为紧蹄。从蹄则朝中心松退，产生力矩较小也称为松蹄。根据张蹄机构的不同，领从蹄式又分为平衡与非平衡两种，但是：领蹄与从蹄之间没有直接联系，不能传递动力，因此不能产生附加增力。

当今制动器中，张蹄机构主要分为两类：一类是机械式，应用最普遍的是气动式凸轮机构张蹄；另一类是液压式：它是用液力油缸推动活塞张蹄。凸轮张蹄推移的两端行程相等，不能均衡调节零件的制造误差和位置误差，双蹄作用在制动鼓的压力不等，是一种非平衡制动。液压张蹄能够消除误差，所以它是一种平衡制动。

在鼓蹄式制动器性能分类排列中，在摩擦系数相等的情况下，平衡增力制动效能最高，领从蹄式非平衡制动的效能较低，它是一种相当原始落后的制动装置。

当今的平衡增力制动技术，还局限于液压制动的微车应用，主要依赖均力张蹄达到平衡。如果在制动双蹄的下端连接一根可调长短的撑杆，使双蹄之间能够传递动力，在用于调整鼓蹄间隙的同时，通过传力就能产生增力作用。它能应用平衡增力技术是因体积小、重量轻，制动蹄能够采用弹性定位，它没有蹄轴(销)，撑杆也与制动底板没有联系，是悬浮在制动蹄上。

对于使用气动制动、机械张蹄的中、重型车辆，制动蹄庞大的体积和重量需要一定的支承力，因而采用定蹄轴结构定位，是不易改变其“领从蹄式非平衡制动器”属性的主要原因。

非平衡制动器在工作中还易产生严重的偏压摩擦，局部高温和应力集中易造成制动鼓、轮毅、轴承等零件的加速损坏、摩擦片磨损不均、制动力衰退、有着潜存的安全隐患。

也有部分特种车辆因对制动力需求过大，而采用浮动锲块式机构张蹄来实现平衡制动。还有极少数改为气推液，将其转换成液压张蹄实现平衡。但因蹄轴固定，其领从蹄结构的属性就不能发生改变，所以不可能达到理想效果。

发明内容：

本发明是根据弹性定位原理，运用浮动蹄轴的方式来调整制动蹄的压力平衡并获得附加增力。本平衡增力的方式与采用何种机构实施张蹄无关，从而使平衡增力制动技术得到更为广泛的应用，尤其是解决了中、重型车辆制动性能落后的现状。

蹄对鼓壁的总压力＝机械张力+附加增力。

技术方案：

要使蹄轴在制动器中处于浮动状态，必要条件是：

1、保持双蹄轴原设计安装位置，其中心距不变。

2、蹄轴在制动器中形成弹性定位。

3、双蹄轴只许在底板中心线左右作平行移动。

满足必要条件的具体作法是：

一、蹄轴受力移动和传递动力是由蹄轴与侧支板组合的主体支架来具体实施，结构中的制动蹄与支架之间转动联接、支架与制动底板之间移动联接。支架主要由蹄轴、侧支板、挡板、隔套和隔离柱等零件组成，侧支板两端的孔距就是双蹄轴的中心距，蹄轴与侧支板支承联接呈直角四边形支架。在双蹄轴的两端增加两块支撑和固定蹄轴的侧支板，共同构成一付支架总成，支架呈直角四边形，由支架在制动底板上平行滑动，从而使蹄轴形成浮动。

二、在原制动底板上，将蹄轴孔朝两边扩展成为导向的滑槽，支架移动是沿槽轨进行。先将支架安装在底板上，再将制动蹄安装在支架上，支架与制动蹄、制动底板之间就能形成联动。制动双蹄与支架联接后，在蹄的下端就形成了两个活动关节，双蹄通过支架移动平衡压力并互递动力。

三、在制动底板和侧支板上各加工半径深度凹槽，将压力弹簧放置在两个半径凹槽中，当两部件合拢之后就形成了对支架弹性定位。当支架受力移动时弹簧被压缩，在移动结束后，受弹力作用支架自动回位。侧支板呈矩形：长80-120mm，宽35-60mm，厚6-14mm，板上有两个轴孔，孔径为18-28mm，孔距是两根蹄轴的中心距，长50-70mm，在两孔之间、偏离中心线10-20mm的部位，有1-2道平行中线的矩形凹槽，槽深4-7mm，宽9-14mm，长25-36mm，用于放置压力弹簧，其中槽深是弹簧的半径，槽宽是弹簧的直径。底板上有滑槽，蹄轴或隔套能在槽中滑动，在两槽孔之间，距中心线110-20mm的部位，有1-2道平行中心线的矩形凹槽，它与侧支板上的凹槽形状及作用相同，装配后完全重合，用于放置压力弹簧。

增力制动必须在制动鼓回转运动并制动时才能产生，它是借助这一过程中摩擦片与制动鼓表面产生的摩擦力矩会带动制动蹄沿内壁移动，在制动蹄的下端，通过支架移位和传递动力的功能，使摩擦力矩在此被转换成一种蹄对蹄的推力，从而增强了双蹄对鼓面的压力，形成增力制动。这种附加增压力常大于张蹄机构压力的数倍，并随摩擦力矩的变化而变化，这对运载车辆，能随着载荷的增大调整制动力，意义十分重大。但是，它限于在行驶制动中相伴产生，驻车制动不存在。

由于蹄轴的浮动是靠联动支架实现，支架的形态结构就应该根据不同车型的制动底板形态结构来确定，为了尊重原车制动器的整体设计考虑，将制动底板按照支承制动蹄的形态结构分为三种类型：分别是平面式、单支臂和双支臂(参见图5所示)。将制动蹄分为二类，分别是轴孔式(制动蹄下端是轴孔)与叉轴式(制动蹄下端是半圆弧)。并根据分类情况，实际设计支架的具体形状和结构，使其与之适应。

1、平面式制动底板是用一块整园形板制成，蹄轴直接定位在园板的下方。装在平面制动底板的支架主要由二块侧支板一块挡板、两只隔套及两根蹄轴构成。在底板滑槽上由两块侧支板将平面底板夹在中间，蹄轴贯穿隔套在滑槽中滑动。挡板是防止制动蹄脱出。底板与侧支板上都有弹簧凹槽，用于支架的弹性定位。侧支板分别在平面底板的两侧与蹄轴构成直角四边形主体支架，隔套在两侧支板之间确定间距，挡板装在有制动蹄一侧的蹄轴端头。

2、支臂是制动底板盘下端伸出有一定长度、宽度和厚度的用于支承制动蹄和定位蹄轴的一种支承臂。只有一根臂的称为单支臂，与其配装的制动蹄是叉轴形制动蹄，特点是：制动蹄直接放置在蹄轴上，由两弧面形成转动联接。装在单支臂上的支架是由两块侧支板、两块挡板、两根蹄轴及两个隔离柱等主要零件组成。其中两块侧支板将单支臂夹在中间，蹄轴贯穿后在支臂的滑槽中能够左右滑动，两块挡板固定在蹄轴的两端，侧支板与挡板之间是隔离柱，用于确定两板的间距，两端间距一致。支臂与侧支板都有弹簧凹槽，用于支架的弹性定位。由侧支板与蹄轴构成直角四边形主体支架，挡板装在蹄轴两侧的端头。

3、双支臂的联动支架结构最为简单，它由两块侧支板和两根蹄轴固定联接而成，制动蹄装在两支臂的中间、两支臂在侧支板中间，支架按支臂上的滑槽导向进行移动。双支臂与两块侧支板都有弹簧凹槽，用于支架的弹性定位。两侧支板在双支臂的外侧滑动。

联动支架的蹄轴一般采用阶梯形直轴，但也可以用偏心轴。支架的侧支板为平面滑板，与蹄轴共同构成支架的主体。支架与制动底板组成移动副、与制动蹄组成转动副，所以联动支架是一种双副构件。底板支臂上的滑槽，宽与蹄轴直径相同，单向移动行程为2-5毫米。弹簧凹槽是一种矩形槽，槽深是弹簧的半径，槽宽是弹簧的直径。蹄轴采用一种阶梯型长直轴，两头细、中间粗，与制动蹄联接的是轴头，最大直径为：24-34mm，最小直径是轴颈，它与侧支板或挡板支承联接，直径为18-28mm，轴的端头有螺杆，螺杆直径为12-26mm，蹄轴要贯穿侧支板挡板、隔套、制动蹄、及制动底板等相关零件，长度为80-200mm。弹簧钢丝的直径是1.2-2.4mm，弹簧(16)直径为9-16mm，半圆嵌入侧支板凹槽内，半圆嵌入制动底板凹槽内。

本发明是以制动器的竖直安装在作说明，实际中还有横卧安装，本发明适应各种安装方式。

附图说明：

结合附图说明：

图1是：浮动蹄轴式平衡增力制动器示意图。

图2是：平面底板支架结构图。

图3是：单支臂底板支架结构图。

图4是：双支臂底板支架结构图。

图5是：单、双支臂制动底板形状图

在图1、2、3、4中：1、滑槽；2、制动鼓；3摩擦片；4、制动蹄；5、凸轮；6、蹄回位簧；7、制动底板；8、单支臂底板；9、蹄轴；10、支架；11、锁紧螺母；12、侧支板；13、平面底板；14、挡板；15、隔套；16、压力弹簧；17、侧支板凹槽；18、隔离柱；19、双支臂底板。

具体实施方式

在图1中：制动底板上有一组滑槽1作为支架10滑轨，蹄轴9与侧支板12组成的直角四边形支架10在支臂上能够左右横向移动。压力弹簧16一半嵌在底板凹槽，另一半嵌入侧支板凹槽17，形成支架10的弹性定位，蹄轴9是浮动轴。

当凸轮5转动推蹄张开时，下端的支架10受力移动，当双制动蹄4作用在制动鼓2的压力相等后，支架10停止移动。当制动鼓2按箭头方向回转运动并制动时，摩擦片3压紧制动鼓2产生摩擦力矩，力矩使右蹄4跟随制动鼓2转动，支架10受右蹄推力向左移动，传力给左蹄4下端，据此，摩擦力矩转换成左蹄对制动鼓2的机械压力。为保持平衡，制动鼓2的反推力又从左蹄传递给右蹄4，由此支架10使制动器实现了平衡和增力。

在图2中，平面底板13上的制动蹄4是安装在内侧一端，所以：支架10必须由两块侧支板12再加一块挡板14与双蹄轴9共同构成。其中两块侧支板12夹住平面底板13使蹄轴9保持与平面底板13垂直，支架10沿板壁能够滑动。另一块挡板14是防止制动蹄脱出。在平面底板13的滑槽1中，两侧支板12之间装有隔套15，蹄轴9贯穿后，由隔套15在轨道中滑动。支架10的弹性定位依靠平板底板13与侧支板凹槽(17)中的压力弹簧16，当支架10移动时压力弹簧16被压缩，移动结束后在弹力作用下自动回位。

在图3中：单支臂底板8的制动蹄4是叉在支臂与侧支板12两侧的蹄轴9上，蹄与轴之间呈半圆弧联接。为防止蹄轴9轴向窜动，支架10需由两块侧支板12加两块挡板14和两只隔离柱18与轴蹄9共同组成。由侧支板12与蹄轴9构成直角四边形主体支架10在单支臂底板8上移动，挡板14固定在蹄轴9的两端，用隔离柱18保持与侧支板12的间距，阻止支架10轴向移动。支架10的弹性定位同样依靠侧支板凹槽17中的压力弹簧16。侧支板12中部厚度大于两端并朝外侧凸出，加工侧支板凹槽17后不影响强度。

在图4中：双支臂底板19的制动蹄4是装在双支臂底板19的两臂中间，两臂又装在两侧支板12中间，所以支架10只需要由两根蹄轴9和两块侧支板12组合构成，弹性定位由侧支板凹槽17中的压力弹簧16实施。

Claims (8)

1.一种平衡增力制动器，包括制动鼓(2)，制动蹄(4)，制动底板(7)，凸轮(5)，蹄轴(9)，锁紧螺母(11)，其特征在于：还包括侧支板(12)，所述侧支板(12)与蹄轴(9)组合的支架(10)与制动蹄(4)形成转动联接，所述支架(10)通过制动底板(7)上设置的滑槽(1)与制动底板(7)形成移动联接，所述支架(10)上的侧支板(12)设有侧支板凹槽(17)，压力弹簧(16)设置在侧支板凹槽(17)和与侧支板凹槽(17)对应的制动底板(7)凹槽中，所述支架(10)是通过压力弹簧(16)与制动底板(7)形成弹性定位，使蹄轴(9)在制动器中形成浮动状态，所述支架的具体结构根据制动底板不同的功能形状归类为：平面底板、单支臂底板和双支臂底板(19)三种形式。

2.根据权利要求1所述的平衡增力制动器，其特征在于所述制动底板(7)为平面底板(13)；所述支架(10)还包括一块挡板(14)、两只隔套(15)，所述侧支板(12)为两块，所述蹄轴(9)为两只；每块侧支板(12)和挡板(14)上设有连接蹄轴(9)的两个轴孔，轴孔距与蹄轴(9)的中心距相同；平面底板(13)是夹在两块侧支板(12)中间；所述滑槽(1)是设在平面底板(13)上，每个滑槽内有一只隔套(15)；蹄轴贯穿侧支板(12)后，过底板滑槽(1)再穿过隔套(15)，与另一块侧支板(12)连接，最后贯穿挡板(14)再由锁紧螺母(11)固定，因此构成平面底板支架(10)在平面底板(13)上的弹性定位，所述侧支板(12)与中蹄轴(9)形成直角四边形结构。

3.根据权利要求1所述的平衡增力制动器，其特征在于所述制动底板(7)为单支臂底板(8)；所述支架(10)还包括二块挡板(14)和两只固定隔离柱(18)；所述侧支板(12)为两块，所述蹄轴(9)为两只；每块侧支板(12)和每块挡板(14)上设有与蹄轴(9)相配的两个轴孔，轴孔与蹄轴(9)的中心距相同；单支臂底板(8)是夹在两块侧支板(12)中间，所述滑槽(1)设置在单支臂底板(8)上，蹄轴(9)贯穿两侧支板(12)和夹在其中间的单支臂(8)后，两端头分别套上挡板(14)，并由隔离柱(18)隔开再用锁紧螺母(11)固定，由此构成单支臂底板支架(10)在单支臂底板(8)上的弹性定位，所述侧支板(12)与中蹄轴(9)形成直角四边形结构。

4.根据权利要求1所述的平衡增力制动器，其特征在于所述制动底板(7)为双支臂底板(19)；所述侧支板(12)为两块，所述蹄轴(9)为两只，其中每块侧支板(12)都有与蹄轴(9)连接的轴孔，轴孔与蹄轴(9)的中心距相同；所述滑槽(1)设置在双支臂底板(19)的每个支臂上，蹄轴(9)贯穿两块侧支板(12)和夹在中间的底板双支臂(19)，再由两端的锁紧螺母(11)固定，由此构成双支臂底板支架(10)在双支臂底板(19)上的弹性定位，所述侧支板(12)与中蹄轴(9)形成直角四边形结构。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的平衡增力制动器，其特征是所述蹄轴(9)是一种阶梯型长直轴，两头细、中间粗，与制动蹄(4)联接的轴头最大直径为24-34mm，最小直径是轴颈，蹄轴(9)的端头有螺杆，螺杆直径为12-26mm，蹄轴(9)总长为80-200mm。

6.根据权利要求5所述的平衡增力制动器，其特征是在所述侧支板(12)的两轴孔中心线偏离10-20mm的部位，设有1-2道平行中心线的矩形凹槽，槽深4-7mm，宽9-14mm，长25-36mm，槽深是弹簧(16)的半径，槽宽是弹簧(16)的直径。

7.根据权利要求6所述的平衡增力制动器，其特征是所述侧支板(12)呈矩形：长80-120mm，宽35-60mm，厚6-14mm，板上有两个轴孔，孔径为18-28mm，孔距为50-70mm。

8.根据权利要求1所述的平衡增力制动器，其特征是压力弹簧(16)的钢丝直径为1.2-2.4mm，半圆嵌入侧支板凹槽(17)内，半圆嵌入底板凹槽内。

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